Установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей
Владельцы патента RU 2468142:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)
Установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей относится к области исследования геометрических характеристик неровностей профиля деформируемых опорных поверхностей, преимущественно грунтов в природных условиях, изменяющих свои размеры при взаимодействии с движителями колесных мобильных машин. Один из концов каждого из продольных рычагов шарнирно прикреплен к поперечной раме, снабженной опорными колесами. На свободных концах продольных рычагов установлены выполненные в виде колес приспособления для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности. Продольные рычаги шарнирно прикреплены к раме на расстояниях друг от друга, соответствующих поперечному шагу измерения профиля поверхности. По концам поперечной рамы расположены измерительные приспособления, выполненные в виде приемников глобальной навигационной системы. Колеса приспособлений для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, выполнены съемными с возможностью замены. На продольных рычагах над съемными колесами установлены элементы крепления и сменные грузы для создания нормальной нагрузки на съемные колеса. Поперечная рама, дополнительно снабжена датчиками угла поворота каждого продольного рычага относительно нее. Значительно повышается точность измерения характеристик профиля опорной поверхности, уменьшается трудоемкость изготовления и эксплуатации устройства. 2 ил.
Изобретение относится к области исследования геометрических характеристик неровностей профиля деформируемых опорных поверхностей, преимущественно грунтов, в природных условиях, изменяющих свои размеры при взаимодействии с движителями колесных мобильных машин.
Форма неровностей профиля опорных поверхностей, по которым происходит движение колесных мобильных машин, оказывает существенное влияние на рабочие скорости, плавность хода, качество выполняемых технологических операций. Для твердых опорных поверхностей, например покрытий автомобильных дорог, размеры неровностей оцениваются путем непосредственных измерений при помощи нивелиров, измерительных реек, лазерных дальномеров и т.п.
В случае деформируемых опорных поверхностей, например сельскохозяйственных полей, карьеров, прохождение движителей изменяет профиль опорных поверхностей, и воздействие на машину оказывает уже измененный профиль. Поэтому для правильной оценки профиля необходимо учитывать именно измененный профиль.
Известно устройство для задавливания зонда и снятия профилограмм поверхностей, содержащее раму с опорными колесами, направляющую, по крайней мере одну, установленную на осях, расположенных на опорных колесах на одинаковых расстояниях от осей опорных колес с возможностью колебательных движений в вертикальной плоскости, датчик отклонения рамы от вертикали, установленный на раме, подпружиненный ползун для установки зонда, размещенный на направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, и приспособление для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей, выполненное в виде подпружиненной к ползуну шайбы, периодически контактирующей с определенным участком опорной поверхности и взаимодействующей с датчиком начала перемещения зонда, установленным на ползуне (см. патент RU 2110638, МПК6 Е01С 23/07, Е02D 1/00).
Однако точность измерений, осуществляемых посредством описанного устройства, является недостаточной, во-первых, вследствие дискретного характера замеров, и, во-вторых, вследствие существенного отличия взаимодействия подпружиненной шайбы с деформируемой опорной поверхностью от взаимодействия реального движителя колесной мобильной машины с такой поверхностью.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для снятия профилограмм поверхностей, содержащее треугольную раму с опорными колесами, продольные рычаги, один из концов каждого из которых шарнирно прикреплен к раме, выполненные в виде колес приспособления для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, размещенные на свободных концах продольных рычагов, и измерительные приспособления, выполненные в виде приемников глобальной навигационной системы. Рычаги шарнирно прикреплены к раме на расстояниях друг от друга, соответствующих поперечному шагу измерения профиля поверхности. Колеса приспособлений для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, установлены стационарно без возможности замены. Измерительные приспособления установлены на продольных рычагах над осями приспособлений для обеспечения движения. Количество измерительных приспособлений соответствует числу продольных рычагов (см. свидетельство на полезную модель RU 28700, МПК 7 Е01С 23/07, G01С 7/04).
Однако описанное устройство не обеспечивает достаточную точность измерения характеристик профиля из-за того, что деформация опорной поверхности при перемещении приспособления для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, не полностью соответствует деформации при перемещении движителя колесной мобильной машины, достаточно трудоемко в изготовлении и эксплуатации из-за необходимости установки приемника глобальной навигационной системы для каждого измерительного приспособления по каждому профилю поверхности.
В основе изобретения лежит задача повышения точности измерения характеристик профиля опорной поверхности, уменьшения трудоемкости изготовления и эксплуатации устройства.
Поставленная задача решается тем, что в установке для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей, содержащей раму с опорными колесами, продольные рычаги, один из концов каждого из которых шарнирно прикреплен к раме, выполненные в виде колес приспособления для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, установленные на свободных концах упомянутых рычагов, и измерительные приспособления, выполненные в виде приемников глобальной навигационной системы, причем продольные рычаги шарнирно прикреплены к раме на расстояниях друг от друга, соответствующих поперечному шагу измерения профиля поверхности, согласно изобретению колеса приспособлений для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, выполнены съемными с возможностью замены, установка снабжена установленными на продольных рычагах элементами крепления и сменными грузами для создания нормальной нагрузки на съемные колеса. При этом приемники глобальной навигационной системы расположены по концам поперечной рамы, дополнительно снабженной датчиками угла поворота каждого продольного рычага относительно нее.
Благодаря выполнению колес приспособлений для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, съемными с возможностью замены и нагружения этих колес сменными грузами создаются условия деформации опорной поверхности, эквивалентные условиям при эксплуатации колесной мобильной машины, что повышает точность измерения характеристик профиля деформируемой опорной поверхности.
Применение именно двух приемников глобальной навигационной системы, расположенных по концам поперечной рамы, и введение датчиков углов поворота каждого продольного рычага относительно поперечной рамы позволяет упростить конструкцию установки и уменьшить количество приемников, что снижает трудоемкость изготовления и эксплуатации установки в целом.
Предлагаемая установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлен ее общий вид, на фиг.2 - вид сбоку.
Кроме того, на чертеже изображено следующее: S - поперечный шаг измерения профиля поверхности; α - угол поворота продольного рычага относительно поперечной рамы.
Установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей содержит поперечную раму 1, снабженную опорными колесами 2 и дышлом 3 для буксирования. По концам поперечной рамы 1 над каждым опорным колесом 2 установлены измерительные приспособления, выполненные в виде двух приемников 4 глобальной навигационной системы. На поперечной раме 1 с поперечным шагом S измерения профиля поверхности в продольно-вертикальной плоскости укреплены продольные рычаги 5 на шарнирах 6, причем каждый продольный рычаг 6 прикреплен к раме 1 шарнирно одним из своих концов. На поперечной раме 1 установлены датчики 7 угла поворота каждого продольного рычага относительно рамы, измеряющие углы α поворота каждого продольного рычага 5 относительно поперечной рамы 1 в продольно-вертикальной плоскости.
На свободных концах рычагов 5 установлены оси 8 с возможностью установки на них приспособлений для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, выполненных в виде имеющих возможность замены съемных колес 9, свободно вращающихся в продольно-вертикальной плоскости. При небольшом угле α его величина пропорциональна вертикальному перемещению съемного колеса 9 при прохождении неровности опорной поверхности.
Кроме того, на свободных концах рычагов 5 над съемными колесами 9 установлены элементы крепления, выполненные в виде кронштейнов 10, для фиксации на них сменных грузов 11, создающих рабочую нормальную нагрузку на сменные колеса 9.
Установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей работает следующим образом. Вначале на оси 8 устанавливаются съемные колеса 9 по конструкции и размерам, соответствующим колесам той мобильной машины, которая будет эксплуатироваться на обследуемой опорной поверхности. Затем на кронштейнах 10 размещаются сменные грузы 11 по весу, соответствующие весу, приходящемуся на каждое колесо реальной машины. Затем производится буксировка установки тягачом (на чертеже не показан) при помощи дышла 3. Во время движения при помощи двух приемников 4 глобальной навигационной системы определяются три текущие координаты в пространстве каждой из двух характерных точек поперечной рамы 1, например крайних точек поперечной рамы 1 на уровне торцов опорных колес 2. Одновременно датчиками 7 записываются значения углов α поворота каждого продольного рычага относительно рамы.
В результате измерений могут быть определены следующие параметры профиля опорной поверхности:
- форма макропрофиля опорной поверхности с учетом поперечного уклона - по траекториям движения характерных точек поперечной рамы 1, определенных приемниками 4 глобальной навигационной системы; поскольку макропрофиль характеризуется неровностями с волнами большой длины, то степень деформации опорной поверхности большого влияния на форму макропрофиля не оказывает;
- форма микропрофиля опорной поверхности - по величинам угла поворота α каждого продольного рычага 5 относительно поперечной рамы 1; при этом обеспечивается требуемая точность за счет выбора соответствующей величины поперечного шага S измерения профиля поверхности и поскольку учитывается деформация опорной поверхности колесами с реальными размерами, конструкцией и нагрузкой.
Установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей, содержащая раму с опорными колесами, продольные рычаги, один из концов каждого из которых шарнирно прикреплен к раме, выполненные в виде колес приспособления для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, установленные на свободных концах упомянутых рычагов, и измерительные приспособления, выполненные в виде приемников глобальной навигационной системы, причем продольные рычаги шарнирно прикреплены к раме на расстояниях друг от друга, соответствующих поперечному шагу измерения профиля поверхности, отличающаяся тем, что колеса приспособлений для обеспечения движения, соответствующего профилю поверхности, выполнены съемными с возможностью замены, установка снабжена установленными на продольных рычагах элементами крепления и сменными грузами для создания нормальной нагрузки на съемные колеса, при этом приемники глобальной навигационной системы расположены по концам поперечной рамы, дополнительно снабженной датчиками угла поворота каждого продольного рычага относительно нее.
